Desarrollo y aplicación de tratamientos avanzados de regeneración de efluentes en la producción de pvc

Abstract

Como consecuencia de la mayor demanda social y de la industrialización, sumado a la escasez de agua en determinadas zonas del planeta, se hace necesario desarrollar nuevas alternativas para regenerar y reutilizar los efluentes industriales. Dentro de la industria de producción del policloruro de vinilo (PVC), la etapa de polimerización de la resina requiere del empleo de un agua de alta calidad y produce uno de los efluentes mayoritarios del proceso, el cual debe ser tratado previo vertido. La presencia de alcohol polivinílico en este tipo de efluentes, pues se emplea para controlar la granulometría del PVC, dificulta su tratamiento debido a su estructura polimérica y a su tendencia a generar espumas. Por ello, se hace necesario evaluar alternativas eficaces para poder reutilizar estos efluentes en el propio proceso, lo que será el objetivo principal de esta tesis, y que supondría un ahorro de agua de hasta un 25%. Aunque el PVA presenta una baja biodegradabilidad, en esta tesis doctoral se ha demostrado que es posible degradar biológicamente este compuesto previa adaptación del lodo bacteriano, empleándose para ello la tecnología de biorreactor de membrana (BRM). Se evaluó a escala de laboratorio y semipiloto el tratamiento de un efluente sintético e industrial mediante el empleo de dos BRM, y el efluente resultante fue sometido a un tratamiento de desmineralización por ósmosis inversa (OI) y resinas de intercambio iónico, obteniéndose en todos los casos un efluente de la calidad requerida, aunque se seleccionó como tratamiento óptimo la combinación de BRM y OI en dos pasos en base a estimación de consumo de productos químicos y operativa en planta. El efluente resultante de la combinación de BRM y OI en dos pasos se empleó para obtener resinas de PVC en un reactor de laboratorio, las cuales cumplieron con la calidad requerida. En paralelo a estos ensayos se evaluó también la aplicación de tratamientos Fenton con radiación UV y solar para eliminar el PVA presente en este tipo de efluentes, sustituyendo el catalizador convencional de ión ferroso por microesferas de hierro monovalente con el fin último de disminuir e incluso evitar la formación de lodos de hierro y reducir el empleo de sales para ajustes de pH. El empleo de radiación UV permitió eliminar completamente el polímero y alcanzar altas eliminaciones de materia orgánica, mientras que empleando luz solar fue requerido un mayor tiempo de tratamiento, como era de esperar, abriendo la posibilidad de poder combinar esta tecnología con tratamientos biológicos o de membrana una vez eliminado el PVA. Teniendo en cuenta que la combinación de BRM y OI tiene una mayor implantación en la actualidad y se dispone de una mayor información, se decidió continuar por esta vía en el estudio piloto, el cual se desarrolló en la propia instalación industrial durante 14 meses. Se optimizaron las condiciones de operación y se estudiaron los procesos de nitrificación y desnitrificación durante el tratamiento biológico. Se obtuvo una eliminación completa de PVA tras el tratamiento con el BRM y el efluente resultante de la etapa de OI cumplió todos los requisitos requeridos para ser reutilizado, por lo que se empleó para producir PVC en un reactor piloto, obteniéndose de nuevo unas resinas de calidad comparable a las producidas en la fábrica. Finalmente, y con objeto de validar económicamente el proyecto con vistas a un posible escalado industrial, se llevó a cabo un estudio económico a partir de los datos obtenidos durante el pilotaje, resultando en un tiempo de recuperación de la inversión estimado de unos 5 años. Pudo comprobarse, por otro lado, cómo este tiempo se veía reducido drásticamente en una probable situación de sequía en la región que obligaría a restringir la producción por debajo de los valores actuales, con las consiguientes pérdidas económicas que esto implicaría, lo que hace muy prometedora la viabilidad global del proyecto.